使用 cv::warpAffine 偏移目标图像旋转 cv::Mat

Question

我正在尝试使用 OpenCV 的 C++ API 将1296x968图像旋转90度，并且我面临一些问题。

输入：

旋转：

如您所见，旋转后的图像存在一些问题。首先，它与原始尺寸相同，尽管我专门使用原始尺寸的反转尺寸创建了目标 Mat。结果，目标图像被裁剪。

我怀疑发生这种情况是因为我正在调用 warpAffine() 并传递原始 Mat 的大小，而不是目标 Mat 的大小。但我这样做是因为我遵循了这个答案 ，但现在我怀疑答案可能是错误的。所以这是我的第一个疑问/问题。

第二个是 warpAffine() 正在以特定偏移量写入目标（可能是将旋转后的数据复制到图像的中间），并且此操作会留下一个图像周围有可怕的大黑色边框。

如何解决这些问题？

我分享以下源代码：

#include <cv.h>
#include <highgui.h>
#include <iostream>

using namespace cv;
using namespace std;

void rotate(Mat& image, double angle)
{
    Point2f src_center(image.cols/2.0F, image.rows/2.0F);

    Mat rot_matrix = getRotationMatrix2D(src_center, angle, 1.0);

    Mat rotated_img(Size(image.size().height, image.size().width), image.type());

    warpAffine(image, rotated_img, rot_matrix, image.size());
    imwrite("rotated.jpg", rotated_img);
}

int main(int argc, char* argv[])
{
    Mat orig_image = imread(argv[1], 1);
    if (orig_image.empty())
    {
        cout << "!!! Couldn't load " << argv[1] << endl;
        return -1;
    }

    rotate(orig_image, 90);

    return 0;
}

Answer 1

我找到了一个不涉及 >warpAffine()。

但在此之前，我需要声明（以供将来参考）我的怀疑是正确的，您需要在调用 warpAffine()：

warpAffine(image, rotated_img, rot_matrix, rotated_img.size());

据我所知，黑色边框（由偏移书写引起）这个函数绘制的似乎是它的标准行为。我在 Mac 和 Linux 上运行的 OpenCV 的 C 接口以及 C++ 接口（使用版本 2.3.1a 和 2.3.0）注意到了这一点。

我最终使用的解决方案比所有这些扭曲的东西简单得多。您可以使用 cv::transpose()< /a> 和 cv::flip() 将图像旋转 90 度。这是：

Mat src = imread(argv[1], 1);

cv::Mat dst;
cv::transpose(src, dst);
cv::flip(dst, dst, 1);

imwrite("rotated90.jpg", dst);

----I>

Answer 2

由于偏移等原因，很多人在旋转图像或图像块时遇到问题。因此，我发布了一个解决方案，允许您旋转图像的一个区域（或整个）并将其粘贴到另一个图像中或具有该功能计算一个所有东西都适合的图像。

// ROTATE p by R
/**
 * Rotate p according to rotation matrix (from getRotationMatrix2D()) R
 * @param R     Rotation matrix from getRotationMatrix2D()
 * @param p     Point2f to rotate
 * @return      Returns rotated coordinates in a Point2f
 */
Point2f rotPoint(const Mat &R, const Point2f &p)
{
    Point2f rp;
    rp.x = (float)(R.at<double>(0,0)*p.x + R.at<double>(0,1)*p.y + R.at<double>(0,2));
    rp.y = (float)(R.at<double>(1,0)*p.x + R.at<double>(1,1)*p.y + R.at<double>(1,2));
    return rp;
}

//COMPUTE THE SIZE NEEDED TO LOSSLESSLY STORE A ROTATED IMAGE
/**
 * Return the size needed to contain bounding box bb when rotated by R
 * @param R     Rotation matrix from getRotationMatrix2D()
 * @param bb    bounding box rectangle to be rotated by R
 * @return      Size of image(width,height) that will compleley contain bb when rotated by R
 */
Size rotatedImageBB(const Mat &R, const Rect &bb)
{
    //Rotate the rectangle coordinates
    vector<Point2f> rp;
    rp.push_back(rotPoint(R,Point2f(bb.x,bb.y)));
    rp.push_back(rotPoint(R,Point2f(bb.x + bb.width,bb.y)));
    rp.push_back(rotPoint(R,Point2f(bb.x + bb.width,bb.y+bb.height)));
    rp.push_back(rotPoint(R,Point2f(bb.x,bb.y+bb.height)));
    //Find float bounding box r
    float x = rp[0].x;
    float y = rp[0].y;
    float left = x, right = x, up = y, down = y;
    for(int i = 1; i<4; ++i)
    {
        x = rp[i].x;
        y = rp[i].y;
        if(left > x) left = x;
        if(right < x) right = x;
        if(up > y) up = y;
        if(down < y) down = y;
    }
    int w = (int)(right - left + 0.5);
    int h = (int)(down - up + 0.5);
    return Size(w,h);
}

/**
 * Rotate region "fromroi" in image "fromI" a total of "angle" degrees and put it in "toI" if toI exists.
 * If toI doesn't exist, create it such that it will hold the entire rotated region. Return toI, rotated imge
 *   This will put the rotated fromroi piece of fromI into the toI image
 *
 * @param fromI     Input image to be rotated
 * @param toI       Output image if provided, (else if &toI = 0, it will create a Mat fill it with the rotated image roi, and return it).
 * @param fromroi   roi region in fromI to be rotated.
 * @param angle     Angle in degrees to rotate
 * @return          Rotated image (you can ignore if you passed in toI
 */
Mat rotateImage(const Mat &fromI, Mat *toI, const Rect &fromroi, double angle)
{
    //CHECK STUFF
    // you should protect against bad parameters here ... omitted ...

    //MAKE OR GET THE "toI" MATRIX
    Point2f cx((float)fromroi.x + (float)fromroi.width/2.0,fromroi.y +
               (float)fromroi.height/2.0);
    Mat R = getRotationMatrix2D(cx,angle,1);
    Mat rotI;
    if(toI)
        rotI = *toI;
    else
    {
        Size rs = rotatedImageBB(R, fromroi);
        rotI.create(rs,fromI.type());
    }

    //ADJUST FOR SHIFTS
    double wdiff = (double)((cx.x - rotI.cols/2.0));
    double hdiff = (double)((cx.y - rotI.rows/2.0));
    R.at<double>(0,2) -= wdiff; //Adjust the rotation point to the middle of the dst image
    R.at<double>(1,2) -= hdiff;

    //ROTATE
    warpAffine(fromI, rotI, R, rotI.size(), INTER_CUBIC, BORDER_CONSTANT, Scalar::all(0)); 

    //& OUT
    return(rotI);
}

Answer 3

也许这可以帮助某人。
变量是
img ：原始图像
角度：度
规模
dst ：目标图像

int width = img.size().width, 
    height = img.size().height;
Mat rot = getRotationMatrix2D(Point2f(0,0), angle, scale)/scale; //scale later
double sinv = rot.at<double>(0,1),
       cosv = rot.at<double>(0,0);
rot.at<double>(1,2) = width*sinv;  //adjust row offset
Size dstSize(width*cosv + height*sinv, width*sinv + height*cosv);
Mat dst;
warpAffine(img, dst, rot, dstSize);
resize(dst, dst, Size(), scale, scale);  //scale now

Answer 4

我意识到您已经找到了其他更快的解决方案（90 度旋转应该非常快，并且不需要 warpAffine 的所有机制），但我想为遇到此问题的其他人解决黑色边框问题。

warpAffine 还能做什么？目标图像被指定为宽大于高，并且仿射变换仅指定旋转（围绕图像中心），而不是缩放。这正是它所做的。没有任何信息告诉 warpAffine 应该在这些黑色边框中绘制什么，因此它使它们保持黑色。

直接物理实验：将一张纸放在桌子上。在它周围画一个轮廓（这是当您指定希望结果与原始形状/大小相同时所做的）。现在将该片材绕其中心旋转 90 度。查看桌子上轮廓所界定的区域。如果它是一张黑色的桌子，它看起来就会和你的结果一模一样。

Answer 5

我发现的一个问题是 warpAffine 的目标图像大小设置为 image.size() 而不是 rotated_img.size() >。然而，在扭曲之后，它仍然在 x 和 y 中平移得太远......我在 Matlab 中尝试了 OpenCV 的 getRotationMatrix2D 中完全相同的扭曲

[ 6.123031769111886e-17 1                     163.9999999999999;
 -1                     6.123031769111886e-17 1132;
  0                     0                     1]

，它工作得很好。我开始嗅到 warpAffine 可能存在的错误...